Problemy geotechniczne i górnicze występujące w dolinach rzek Kochłówki i Kłodnicy oraz potoku Chudowskiego

KOMITETU INŻYNIERH LĄDOWEJ I WODNEJ PAN

"GEOTECHNIKA W OŚRODKU GLIWICKIM"

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: BUDOWNICTWO z. 80

Bogdan KAWALEC Katedra Geotechniki Politechnika Śląska

PROBLEMY GEOTECHNICZNE I GÓRNICZE WYSTĘPUJĄCE W DOLINACH RZEK KOCHŁÓWKII KŁODNICY ORAZ POTOKU CHUDOWSKIEGO

Streszczenie. W pracy omówione zostały złożone warunki górnicze i problemy geotechniczne występujące w dolinach rzek Kochłówki i Kłodnicy oraz potoku Chudowskiego. Przedstawiono wielkości dotychczas zarejestrowanych osiadań oraz prognozowanych obniżeń terenu do 2015 r., wywołanych eksploatacją górniczą.

Omówiono zakres dokonanych i planowanych robót ziemnych koniecznych do ochrony dolin wspomnianych cieków. Podano również wyniki wykonanych przez autora badań laboratoryjnych i polowych odpadów kopalnianych, tj. materiału stosowanego w omawianym rejonie do budowy obwałowań.

GEOTECHNICAL AND MINING PROBLEMS OCCURRING IN VALLEYS OF KOCHLOWKA AND KLODNICA RIVERS AND CHUDOWSKI STREAM

Summary. Complex mining conditions and geotechnical problems occurring in valleys o f Kochlôwka and Klodnica rivers and Chudowski stream are discussed in the paper. The values o f subsidence recorded so far as well as forecasts of ground settlements resulting from mining till 2015 have been presented. The scope of carried out and planned earth works necessary to be performed to protect valleys of water-courses mentioned has been discussed. Results of laboratory and field examinations of coal mining waste, i.e. the material used in the discussed area to build embankments, have also been presented.

1995 Nrkol. 1288

106 B. K awalec

rEOTEXHHHECKHE H TOPHblE nPOBJlEMbl nPO HCXO ^^m HE B PEHHbIX ,aOJlMHAX PEK KOXJ!OBKH M KJIO/IHMUA H XY/(OBCKOrO PY4W1

Pe3iOMe. B HHCcepTauHH o6cy»meHO cnoHCHbie ropH bie ycjiOBna h reoTexHHnecKHe npo6jieM bi npoHcxo,oąLUne b peHHbix aojihhx peK Koxjiobkh h KnoflHHua, a TOJKe XyflOBCKoro p y n b a. npeącTaBJieHO BejiHHHHbi ao chx n o p 3aperHCTpnpoBaHHbix oceflaHHił, a Tonce nporH 03npoBaHH bix noHH*:eHHH riOMBbi MecTHOCTH flo 2015 ro fla , Bbi3BaHHbix ro p H o ii 3KcruiaTHpoBKOH. 06cyxm eH O ccjjepy BbinojiHeHHbix h niiaHHpoBaHHbix 3eMHbix pa6oT Heo6xoflHMbix, KOTopbie Hazio BbinojiHHTb o m oxpaH bi bobotokob, o KOTopbix cKa3aHO Bbime. I*IpHMeHeHO Toace pe3yjibTaTbi HcnojiHeHHbix aBTopoM jia6opaTopHHHbix onbiTOB h noneBbix ropH bix OTÓpocoB 3H3lih t npHMeHfleMoro MaTepHana b o6cy*jiaeMOM p aiłoH e jma CTpoiłKH 3eMJIflHbIX BajIOB.

1. WSTĘP

Według ekspertów Banku Światowego nigdzie na świecie, z wyjątkiem obszaru województwa katowickiego, nie ma takiego miejsca, gdzie zostałoby nagromadzonych średnio 300 tys. ton odpadów na każdym kilometrze kwadratowym powierzchni terenu.

Przez okres 200 lat ponad 78% odpadów wytwarzanych przez przemysł śląski lokowano wprost na powierzchni. W ten sposób zgromadzono do chwili obecnej ponad 2 miliardy ton odpadów. Rocznie przybywa ich nadal ok. 90 milionów ton. Ponad 80% odpadów w województwie katowickim wytwarzają kopalnie węgla kamiennego. Górnictwo i związane z nim gałęzie przemysłu w głównej mierze odpowiedzialne są za silne skażenie gleby, wód powierzchniowych i gruntowych, niszczenie naturalnej szaty roślinnej oraz zanieczyszczenie powietrza pyłami i gazami toksycznymi [1],

Intensywna eksploatacja podziemna węgla kamiennego, prowadzona głównie z zawałem stropu, powoduje w województwie katowickim coraz większe deformacje powierzchni terenu. W wyniku tego uszkodzeniu ulegają budynki mieszkalne i gospodarcze, obiekty przemysłowe, drogi kołowe i linie kolejowe. Występują również bardzo poważne zmiany warunków hydrologicznych dolin cieków wodnych. Rejonami, w których zjawisko to ma szczególnie ostry przebieg, są doliny rzek Kochłówki i Kłodnicy oraz potoku Chudowskiego. Zabezpieczanie terenów przyległych do wymienionych cieków, będących jeszcze nie tak dawno ciekami podpowierzchniowymi, polega głównie na wznoszeniu

wzdłuż ich linii brzegowej obwałowań. O skali zjawiska niech świadczy fakt, iż w woj.

katowickim na obszarach górniczych wzniesiono już ok. 420 km wałów, licząc jednostronną linię brzegową cieków. Tereny depresyjne dolin cieków wodnych i niecek bezodpływowych odwadniane są ponadto przez 54 pompownie, zabezpieczające obszar o powierzchni 122 knr [2] Do wznoszenia obwałowań chroniących doliny cieków wodnych wykorzystywane są nieprzepalone odpady kopalniane powstające podczas procesów przerobu węgla kamiennego. Odpady te są przedmiotem badań, prowadzonych od szeregu lat przez autora, a których wyniki przedstawiono m in. w pracach [3],[4],[5],[6],[7],[8],

Na przykładzie dolin rzek Kochłówki i Kłodnicy oraz potoku Chudowskiego i cieku "A"

zostanie przedstawiona niżej skala problemów występujących w tym rejonie.

2. DOKONANE I PROGNOZOWANE DEFORMACJE GÓRNICZE W DOLINACH RZEKI KOCHŁÓWKI I KŁODNICY ORAZ POTOKU CHUDOWSKIEGO

Największe szkody górnicze w dolinie rzeki Kłodnicy występują w rejonie kopalń:

"Śośnica", "Makoszowy", "Zabrze-Bielszowice", "Halemba" i "Śląsk". Planuje się, iż w okresie od 1996 r. do 2015 r. wydobędzie się w tym rejonie 88,4 min ton węgla. Ponad 60% tej masy, tj. 67,3 min ton, wyeksploatują kopalnie "Makoszowy" i "Zabrze-Bielszowi- ce" [13]. Szkody górnicze rejestrowane od roku 1985 na obszarach górniczych obu tych kopalń należą do większych na terenie GOP-u Duże osiadania były rejestrowane i przewidywane są również w dolinie rzeki "Kochłówki" oraz potoku "Chudowskiego" i cieku "A" [6], [10]

Szczegółowe dane o wielkości odnotowanych i przewidywanych osiadań powierzchni terenu w rejonie dolin omawianych cieków zestawiono w tabl. 1,2 i 3.

Tablica 1 Dotychczasowe i prognozowane obniżenia terenu doliny rzeki Kochłówki

Osiadanie terenu Prognozowane Prognozowane Obszar górniczy do 1990 r. osiadania w latach osiadania w latach

kopalni [m] 1991 - 1995 [m] 1996-2015 [m]

"Makoszowy" 0,0-13,0 0,5 - 1,0 3 ,0 -4 ,0

"Zabrze-Bielszowice" brak danych 0 Ul 1 o 1,0-5,0

108 B. Kawalec

Tablica 2 Dotychczasowe i prognozowane obniżenia terenu doliny rzeki Kłodmcy

Obszar górniczy kopalni

Osiadanie terenu do 1990 r.

[m]

Prognozowane osiadania w latach

1991 - 1995 [m]

Prognozowane osiadania w latach

1996-2015 [m]

"Sośnica" 0,0-15,0 0,5 - 4,0 0,5 - 8,0

"Makoszowy" 7 ,0 - 9,0 2,0 - 4,0 2,0 - 6,0

"Zabrze-Bielszowice" brak danych 0,0 - 4,0 0,0 - 4,0

"Halemba" 0 ,0 - 2,0 0,0 - 2,0 0,0 - 7,0

"Śląsk" O 0 1 o 0,0 - 0,5 1,0-13,0

Tablica 3 Dotychczasowe i prognozowane obniżenia terenu doliny potoku Chudowskiego i cieku "A"

Osiadanie terenu Prognozowane Prognozowane Nazwa cieku odnotowane w czasie osiadania w latach osiadania w latach

do 1990 r. 1991 - 1995 [m] 1996-2015 [m]

Potok Chudowski 3 ,0 -4 ,0 0 ,0 - 1,0 5,0 - 7,0

Ciek "A" 3,0- 7,0 1,0-2,0 5,0-11,0

3 OCHRONA DOLIN CIEKÓW POPRZEZ BUDOWĘ OBWAŁOWAŃ

Deformacje górnicze powierzchni terenu powodują, iż cieki wodne przepływające przez tereny górnicze przekształcają się systematycznie z podpowierzchniowych w nadpowierzchniowe. Doliny cieków wodnych na takich terenach wykazują więc duże podobieństwo do klasycznych polderów. Zabezpieczenie terenów przyległych do cieków dokonywane jest poprzez budowę wałów ochronnych. W województwie katowickim już 58,2 % linii brzegowej cieków zabezpieczono wałami ochronnymi [2], Większość wałów posiada wysokość rzędu 3,0-7,0 m. Spotykane są jednak również obwałowania znacznie wyższe. Aktualne duże trudności finansowe kopalń powodują, iż szkody górnicze nie są usuwane w pełnym zakresie. Realizowane są jedynie najważniejsze prace zabezpieczające, przeważnie o charakterze awaryjnym. Doprowadza to do sytuacji bardzo groźnych, często bowiem wody cieków gwałtownie osiągają poziom równy z powierzchnią okalającego terenu, lub co gorsze zalewają tereny depresyjne. W poszczególnych dolinach cieków występują złożone problemy geotechniczne, które muszą być na bieżąco rozwiązywane.

D o l i n a r z e k i K o c h ł ó w k i . Rzeka Kochłówka, zwana też potokiem Bielszowickim, jest jedynym prawobrzeżnym dopływem Kłodnicy. Rzeka ta ma długość 14,0 km, a powierzchnia jej zlewni wynosi 327,0 km2. Jest ona głównym odbiornikiem wód z północnej zlewni rzeki Kłodnicy. Wody Kochłówki są silnie zanieczyszczone w wyniku zrzutu do jej koryta wód dołowych z kopalń położonych w pobliżu.

Prowadzona pod rzeką eksploatacja górnicza powoduje, iż przyległe do niej tereny narażone są na zalanie, nawet przy niskich stanach wód. W rejonach maksymalnych obniżeń występuje silne zwiększenie spadku podłużnego niwelety dna koryta tego cieku.

Do roku 1987 rzeka Kochłówka uchodziła do rzeki Kłodnicy w km 58+700. Wskutek eksploatacji górniczej ujściowy odcinek tej rzeki o długości 410 m uległ znacznemu obniżeniu. W wyniku tego zagrożony został powodziowo silnie zurbanizowany teren. Stan ten pociągnął za sobą konieczność przełożenia rzeki Kochłówki na długości 1,1 km i włączenia jej biegu do rzeki Kłodnicy w km 57+-400. W latach siedemdziesiątych Kochłówka została obustronnie obwałowana na obszarze górniczym KWK "Makoszowy" i KWK "Zabrze-Bielszowice" na osiadania prognozowane do 1990 r. [9],

Rys. 1. Izolinie prognozowanych osiadań terenu w latach 1993 - 2005 na rekonstruowanym odcinku rzeki Kochłówki

Fig. 1 .Isolines of forecast mining subsidences in the period 1993 - 2005 in the reconstructed section of the Kochłówka river

110 B. Kawalec

W 1991 r osiadania górnicze terenu spowodowały podniesienie się wód w rzece od km 3,9 do km 5,2 do poziomu równego z powierzchnią okalającego terenu, a na pewnym odcinku nawet do wystąpienia wody z koryta. Pociągnęło to za sobą konieczność wykonania wałów w trybie awaryjnym. Zabezpieczenie to wystarczyło jednak tylko na krótki okres. Zalany został bowiem fragment ul. Pawłowskiej oraz podtopiony most znajdujący się w jej ciągu. Przy normalnych przepływach wody w Kochłówce jej poziom sięgał powyżej dolnej partii konstrukcji nośnej przęsła mostu.

Systematycznie pogarszająca się sytuacja w omawianym rejonie spowodowała, iż w 1994 r. musiano przystąpić do przełożenia koryta rzeki. Wcześniej wykonano poziomą przeponę uszczelniającą, na której uformowano nowe wały. Zostały one dodatkowo uszczelnione geomembraną typu HDPE. Zarówno poziome ekrany uszczelniające, jak i obwałowania starego i nowego koryta są wykonywane w całości z nieprzepalonych odpadów kopalnianych. Tylko do 1996 r. do robót ziemnych przy przełożeniu koryta rzeki wykorzystanych zostanie 230 tys. m3 tych odpadów.

Na rys. 1 przedstawiono przebieg starego i nowego koryta rzeki Kochłówki wraz z izoliniami przewidywanych osiadań w latach 1993-2005.

D o l i n a r z e k i K ł o d n i c y . Rzeka Kłodnica zbiera wody ze zlewni o powierzchni 1121,1 km:. Częścią doliny, gdzie występują szczególnie duże deformacje górnicze powierzchni terenu, jest odcinek o długości 22,8 km leżący pomiędzy Gliwicami i Katowicami W rejonie tym eksploatację węgla prowadzi 5 kopalń. Najwcześniej, bo już w 1918 r. i 1925 r., rozpoczęły eksploatację kopalnie "Makoszowy" i "Sośnica". Na obszarze ich działania odnotowano też maksymalne obniżenia terenu. Kopalnie "Śląsk", "Halemba" i

"Zabrze-Bielszowice" rozpoczęły eksploatację w tym rejonie w latach 1980-1983. Od 1960 r. kopalnie zmuszone są do prowadzenia robót zabezpieczających, obejmujących regulację koryta rzeki oraz budowę obwałowań chroniących przed zalaniem tereny przyległe. Koryto rzeki Kłodnicy zabezpieczono wykonanym w latach. 1970-1980 na odcinku od km 55+130 do km 57+545 wałem lewym oraz od km 56+070 do km 57+400 wałem prawym. W latach 1990-1992 prowadzono roboty ziemne na prawym obwałowaniu rzeki od km 56+160 do km 57+410. Wzniesiona została w tym miejscu szczelna przypora od strony odwodnej starego wału, chroniąca część Makoszów (rys. 2).

W tym samym czasie, w trybie awaryjnym, wykonano obustronne obwałowanie rzeki w

Rys. 2. Izolime prognozowanych osiadań terenu w latach 1991-2015 w rejonie przypory walu prawego rzeki Kłodnicy

Fig. 2. Isolines o f forecast mining subsidences in the period 1991 - 2015 in the region of the right-side dike buttress of the Klodnica river

km 60+400 do km 60+975 (rys. 3). Wody rzeki osiągnęły bowiem w rejonie km 60+550 poziom równy z okalającym terenem i zaczęły się stopniowo wylewać poza jej koryto. Do formowania obwałowań rzeki Kłodnicy stosowane były głównie nieprzepalone odpady kopalniane pochodzące z kopalń: "Sośnica", "Makoszowy" i "Zabrze-Bielszowice".

D o l i n a p o t o k u C h u d o w s k i e g o w r a z z c i e k i e m "A”. Potok Chudowski jest lewobrzeżnym dopływem rzeki Kłodnicy. Wraz z ciekiem "A" posiada on zlewnię o powierzchni 74,7 km2. Potok Chudowski poddany został pełnej regulacji na całym swym przebiegu, tj. od km 0+000 do km 1+020. Lewostronne obwałowanie potoku, chroniące miejscowość Przyszowice, połączone zostało z lewym obwałowaniem rzeki Kłodnicy. W km 0+550 potok Chudowski przyjmuje wody cieku "A". Ciek ten również wymagał obustronnego obwałowania na całym swym przebiegu, tj. na długości 770 m.

W bezpośrednim sąsiedztwie obu cieków przebiega silnie obciążona ruchem droga łącząca Gliwice z Mikołowem oraz droga prowadząca z Przyszowic do Zabrza. Przy obu drogach usytuowane są liczne budynki mieszkalne i gospodarcze. Obwałowania obu cieków wykonane zostały z nieprzepalonych odpadów kopalnianych pochodzących z KWK

112 B. K aw alec

Rys. 3. Izolinie prognozowanych osiadań w latach 1991-2015 na ostatnio zabezpieczonym odcinku rzeki Kłodnicy

Fig. 3. Isolines o f forecast mining subsidences in the period 1991 -2015 in recently protected section of the Klodnica river

dopnoiv.

Rys. 4. Izolinie prognozowanych osiadań terenu w latach 1991-2015 w rejonie potoku Chudowskiego i cieku "A"

Fig. 4. Isolines o f forecast mining subsidences in the period 1991 - 2015 in the region o f the Chudowski stream and "A" water-course

"Makoszowy". Na rys. 4 przedstawiono przebieg obu cieków orazizolinie prognozowanych osiadań terenu dolin w latach 1995-2015.

4. WŁAŚCIWOŚCI NIEPRZEPALONYCH ODPADÓW KOPALNIANYCH UŻYTYCH DO BUDOWY OBWAŁOWAŃ

Doliny opisanych cieków wodnych muszą być chronione przed skutkami dokonanej i projektowanej eksploatacji górniczej. Podstawową formą zabezpieczenia jest budowa obwałowań. Wykonano je w każdym opisanym przypadku z nieprzepalonych odpadów kopalnianych. Zostały one uformowane z odpowiednio przygotowanych i dostatecznie zlasowanych odpadów. Takie prawidłowo zagęszczone obwałowanie zachowuje się podobnie jak wykonane z nieprzepuszczalnych naturalnych gruntów spoistych.

B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e p o d s t a w o w y c h c e c h o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h . Geotechnicznym rozpoznaniem podstawowych cech odpadów kopalnianych jako tworzywa budowli hydrotechnicznych zajmują się od lat głównie dwa ośrodki badawcze, tj. Katedra Geotechniki Politechniki Śląskiej oraz Katedra Mechaniki Gruntów i Budownictwa Ziemnego AR w Krakowie. Badaniom tym poświęcone są liczne prace, publikacje i referaty, m. in. [3], [5], [7], [9], [10], [11], [12], Bezpośrednio związane z tematyką niniejszej pracy są głównie badania laboratoryjne parametrów opisujących zagęszczalność. Dla odpadów kopalnianych zastosowanych do budowy obwałowań opisanych cieków uzyskano następujące wartości ekstremalne parametrów zagęszczalności:

wilgotność optymalną wopt = 6,6 - 11,2 %,

maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego = 1,88 - 2,02 g/cm3 P r ó b n e z a g ę s z c z e n i a n a p o l e t k a c h d o ś w i a d c z a l n y c h . Podstawowym warunkiem stateczności i szczelności obwałowań cieków wodnych formowanych z nieprzepalonych odpadów kopalnianych jest ich skuteczne zagęszczenie.

Problemem zagęszczalności zajmują się najpoważniejsze ośrodki na świecie. Większość badań dotyczy jednak gruntów naturalnych. Badania zagęszczalności odpadów kopalnianych prowadzą w kraju tylko nieliczne ośrodki badawcze [4], [6], [12], Zdobyte doświadczenia są nadal małe, stąd potrzeba kontynuowania dalszych takich prac.

114 B. K awalec

Dotychczasowa praktyka wykazuje, że nieprzepalone odpady kopalniane najlepiej zagęszczają się przy formowaniu warstw o grubości 0,4-0,6 m oraz stosowaniu ciężkich samojezdnych walców wibracyjnych. Na rys 5 przedstawiono wyniki wykonanych przez autora badań efektów pracy walca wibracyjnego "Stavostroj W 111" z bębnem gładkim (poletka nr 1 i 2) i "Stavostroj W 112" z bębnem okołkowanym (poletka nr 3 i 4).

Badania przeprowadzono na poletkach doświadczalnych o wymiarach 15,0 x 3,0 m i miąższości 0,5 m, co odpowiada grubości najczęściej zagęszczanych warstw nasypów.

P o le tk o n r 3 P ol et k o nr 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 l i n 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 rt

I * ”

1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 n

Rys. 5. Wyniki poligonowych badań zagęszczalności na poletkach doświadczalnych Fig. 5. Results of field compactibility examinations performed in experimental plots

Przedstawione na rys. 5 wyniki badań oraz zebrane na licznych obiektach doświadczenia wskazują, iż dobre efekty pracy walców wibracyjnych typu "Stavostroj" uzyskuje się przy

stosowaniu następującej technologii formowania i zagęszczania nasypów:

- rozścielenie za pomocą spychaczy warstw o miąższości 0,4-0,6 m i odpowiednie ich nawilgocenie,

- wykonanie wstępnego dwukrotnego wałowania statycznego, z najazdem bębna do przodu w pierwszym przejeździe,

- wykonanie n-krotnych walowań wibracyjnych, zapewniających uzyskanie następujących wartości wskaźnika zagęszczenia:

Is=0,95 przy 4-5 przejazdach wibracyjnych, Is=0,97 przy 6-7 przejazdach wibracyjnych, I =1,00 przy 8-10 przejazdach wibracyjnych,

- wykonanie końcowego dwukrotnego wałowania statycznego, z najazdem bębna do przodu w pierwszym przejeździe.

Tablica 4 Badania zagęszczalności metodą Proctora oraz wymagane i uzyskane wyniki badań

Obwałowania cieku

Wymagany wskaźnik zagęszczenia

1»

Uzyskany średni wskaż,

zagęszczenia I*

Uzyskana średnia wilgotność

w„ [%]

Wilgotność optymalna z testu Proctora

w,,, [%]

Maksymalna gęstość objęt.

szkieletu Pds [g/cm3]

Rzeka

Kochłówka 0,95 0,971 7,59 7,5 - 8,5 1,92- 1,96

Rz. Kłodnica 0,95 0,982 8,35 7,0 - 9,0 1,93-1,94

Potok

Chudowski 0,95 0,985 9,15 6,9-9,1 1,88-2,02

Ciek "A" 0,95 0,978 9,08 6,6-11,2 1,93-2,00

K o n t r o l a z a g ę s z c z e n i a w y k o n a n y c h o b w a ł o w a ń . Autor szereg lat prowadził badania kontrolne prawidłowego zagęszczenia kolejno formowanych obwałowań. Były to zarówno obwałowania wznoszone od podstaw lub tylko poszerzane lub nadbudowywane. Okres formowania poszczególnych obwałowań wahał się od 1-3 lat, co pozwoliło na zebranie dużej ilości wyników. Uzyskane z tych badań wyniki zostały opracowane statystycznie. Na rys. 6 przedstawiono histogramy gęstości objętościowej, wilgotności, gęstości objętościowej szkieletu gruntowego i wskaźników zagęszczenia badanych obwałowań. Specyficzna budowa odpadów kopalnianych oraz występujące w

116 B. K awalec

Çd= 1.897 q /c rr? N ,

- 0.026 v = 2.68 %

1.8 1,9 2,0 2.1 2,2 2,3

b) Q tg /cm 3 ]

Nt g = 2,080 g/cm3 s = 0,064 q/cm3 70 h v = 3.13 % 60 -

50Ln=303 40 30 20 10

1.8 1,9 2,0 2,1 2.2 2,3 ę [ g / c m 3 ]

§ = 2,138 g/cm3 s = 0,074 g/cm3 v = 3,46%

N=304 C)

■i i , i , i . ł i , i H i i n > A j f c i . L - r - L m i i t , u i i i n n L i .

4T W 1W W W 1,7 1,8 1.9 2.0 2.1

w [%]

70 60 50 40 30 20 10

1.9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4

ąj [g/cm 3 ] Çd « 1,924 g/cm3 s =0.075 g/cm3 v = 3,90%

N=304

I s * 0,985 s = 0.029 v = 2,94%

N -304

<0.N

ç [ g / c m 3 ] N

w [ % ] g = 2,079 g/cm3 w » 9,08 %N 80 s = 0,D85g/cm3 80 5 = 1,94% 80 70 v = 4.08 % 70 ' j v = 21,36% 70

60 60 60

50 N--321 50 -

|N * 3 2 1 50

40 40 40

30 j ^{I 30 I 30}

20 20 L, 20

10 r Q T _

, i ,, l i , , ,i7 lrfl 10

r w 10

4,5 8,5 12,5 16.5 20.5 1,7 1.8 1,9 20 2,1 ę d [g/cm 3]

8 d=1,906g/cm3 s = 0,064g/cm3 90

v=3,36% J°

bU

1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 ę [g /c m 3 ]

I s = 0,978 S = 0.030 v =3,06 %

w[%

1.7 1,8 1,9 2,0 2,1

Rys. 6. Histogramy wyników badań: gęstości objętościowej (p), wilgotności (w), gęstości objętościowej szkieletu gruntowego (pd) i wskaźnika zagęszczenia (ls); a) rzeka

Kochłówka, b) rzeka Kłodnica, c) potok Chudowski, c) ciek "A"

Fig. 6. Bar charts o f test results for: density of soil (p), water content (w), density of dry soil (pd) and compaction coefficient (Is); a) the Kochłówka river , b) the Klodmca nver, c) the Chudowski stream, d) the "A" water-course

nich domieszki węgla i piaskowca powodują, iż w wyniku opracowań statystycznych uzyskuje się duże rozstępy wyników badań. Na wymienionym rysunku podano również podstawowe parametry statystyczne opisujące cechy badanych odpadów, tj. wartości średnie, odchylenia standardowe i współczynniki zmienności. Z kolei w tabl. 4 zestawiono uzyskane wyniki badań laboratoryjnych i polowych oraz wielkości wymagane.

5. PODSUMOWANIE

Ochrona dolin cieków wodnych przed skutkami dokonanej i projektowanej eksploatacji górniczej polega na stałej regulacji koryt zdeformowanych cieków oraz budowie lub nadbudowie obwałowań chroniących tereny przyległe przed zalaniem. Do wznoszenia obwałowań stosuje się w praktyce wyłącznie nieprzepalone odpady kopalniane.

Przydatność tych odpadów do budowy obwałowań cieków wodnych sprawdzona została na licznych tego typu obiektach wykonanych na Śląsku.

LITERATURA

[1] Sieja L., Borkiewicz J., Goszcz A.: Minimalizacja ilości odpadów przemysłowych oraz uporządkowanie gospodarki odpadami komunalnymi na Górnym Śląsku poprzez stosowanie regionalnych rozwiązań. Materiały na Posiedzenie Rady Ekologicznej przy Prezydencie RP. Inst. Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, s. 69-89, Katowice 1993.

[2] Sołtysik E.: Działania w zakresie likwidacji szkód górniczych na ciekach powierz­

chniowych. Materiały na Posiedzenie Rady Ekologicznej przy Prezydencie RP. Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, s. 55-60, Katowice 1993.

[3] Kawalec B.: Właściwości fizyczne i mechaniczne odpadów kopalnianych jako gruntu budowlanego. Praca doktorska. Bibl. Główna Politechniki Śląskiej w Gliwicach. 1973.

[4] Kawalec B : Compaction estimation of embankments formed from coal mining wastes.

4th Intern. Symp. on the Reclamation, Treatment and Utilization o f Coal Mining Was­

tes. Volume I, pp. 343-350. Kraków 1993.

[5] Kawalec B.: Laboratory investigations o f physical and mechanical properties of coal mining wastes. 4th Intern. Sym. on the Reclamation, Treatment and Utilization of Coal Mining Wastes. Volume I, pp. 109-116. Kraków 1993.

[6] Kawalec B.: Zabezpieczanie terenów przylegających do cieków wodnych przed skutka­

mi projektowanej eksploatacji górniczej. Mater. III Naukowego Seminarium "Budowni­

ctwo na terenach górniczych". Główny Instytut Górnictwa, s. 49-54. Katowice 1994.

[7] Kawalec B.: Technologia formowania nasypów z odpadów kopalnianych. "Bezpieczeń­

stwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie", s. 42-46, nr 1/1994.

118 B. Kawalec

[8] Kawalec B.: Awaryjne zagrożenia występujące w dolinach cieków wodnych na terenach górniczych. Konf. nauk.-techn. "Awarie Budowlane". Szczecin-Międzyzdroje 1995.

[9] Skarżyńska K.M. i inni: Studium nauk.-bad. odnośnie możliwości wykorzystania odpa­

dów powęglowych z KWK "Makoszowy" do wznoszenia obwałowań potoku Chudow- kiego oraz warunki techniczne wykonawstwa w/w obiektu. Maszynopis. 1987.

[10] Skarżyńska K.M. i inni: Ocena naukowo-techniczna warunków wykonania obwałowa­

nia pot. Bielszowickiego w km 1,1-2,0 w Zabrzu-Makoszowy. Maszynopis. 1986.

[11] Skarżyńska K.M., Kozielska-Sroka E., Rainbow A.K.: Swelling o f minestone in rela­

tion to its petrographic composition. Proceedings of the Third International Symposium on the Reclamation, Treatment and Utilization of Coal Mining Wastes, pp. 437-444.

Glasgow 1990.

[12] Skarżyńska KM.: Aplication of Minestone in Civil Engineering. Typescript. 1993.

[13] Praca zbiorowa: Założenia dla kompleksowego programu ochrony doliny rzeki Kło- dnicy przed skutkami dokonanej i projektowanej eksploatacji górniczej. Materiały na posiedzenie Komisji Ochrony Powierzchni Przed Szkodami WUG. Katowice 1991.

Recenzent: Prof, dr hab. inż. Krystyna Skarżyńska

Wpłynęło do Redakcji 5.05.1995 r.

Abstract

Problems o f unbumt coal mining waste utilization at reconstruction o f water courses valleys areas, degraded by mining, have been discussed in the paper. It presents the data on the mining subsidence of ground surface recorded so far and forecast till 2015 of a selected area situated in valleys of Kochlôwka and Ktodnica rivers and Chudowski stream. Isolines of forecast subsidences presented in the paper show that in numerous places of the discussed area subsidences up to over ten meters will occur what is very seldom observed in countries carrying out the mining of the hard coal. Detailed laboratory and field examinations of coal mining waste used in construction of embankments of the discussed water courses have been carried out. The paper presents results o f laboratory compactibility examinations as well as results o f test examinations o f compaction of embankments successively formed from coal mining waste. Bar charts o f density o f soil, of dry density of soil, water content and compaction coefficients, supplemented with basic statistical parameters, i.e. mean values, standard deviations and coefficients of variations have been given as examples.

Moreover the paper presents results of examinations on effects of compaction using

"Stavostroj" W 111 and W 112 vibration rollers with plain and tamping rollers obtained on specially formed experimental plots.